独柱墩桥梁抗倾覆加固整治施工图设计说明.docx
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1、独柱墩桥梁抗倾覆加固整治施工图设计说明一、项目概况近年来全国范围内桥梁倾覆事件频发,给人民的生命财产安全造成了较大损失,各地逐步对桥梁抗倾身的能力重视起来。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)(以下简称“18规范”)中对桥梁抗倾覆作出了明确的规定。重庆市江北区市政设施管理所(玳庆市江北区公共停车管理中心)委托相关单位对管养区内的二十二座独柱墩桥梁进行排查并按照“18规范”规定进行了抗倾覆验算的工作。根据五里店立交匝道2桥等十座桥梁独柱墩验算评估报告与石马河立交D匝道等十一座桥梁独柱墩验算评估报告(以下简称“验算评估报告”)的结论,有十座桥共计16联存在抗倾覆秘定
2、性不满足规范的要求,桥梁存在倾覆隐患。存在倾覆隐患桥梁见下表所示。表11独柱墩桥梁抗倾覆睑算一览表序号桥梁名称分联桥跨布置(m)平面线形特征状态1特征状态2抗倾覆结论是否有负反力抗愉覆系数1五里店立交匝道2桥第二联3X16.5圆曲线R=381m是0.18不满足2五里店立交匝道1-14桥第二联18+420缓和曲线接回曲线R=70m接缓和曲线是1.5不满足第三联520直线接圆曲线R=50m接缓和曲线是0.37不满足第四联5X20+18缓和曲线按圆曲线R=90m是0.56不满足3五里店立交匝道10桥第一联16+4X20圆曲线R=250m是0.43不满足第:联i20+13.1圆曲线R=250m是不满足
3、第三联5X20.2圆曲线R=250m是0.57不满足4五里店立交匝道12桥共一联16+320缓和曲线接圆曲线R-70m是0.26不满足5五里店立交匝道18线桥第二联2X25缓和曲线接圆曲线R=35m是1.76不满足6五里店立交主2线右幅桥第一联3X30直线否2.1不满足第二联27+34+29直线否1.89不满足7对山立交A匝道桥第二联21.5+30+24.5缓和曲线接圆曲线R=80m是1.23不满足第三联3X25缓和曲线接直线是1.5不满足8对山立交D匝道桥共一联2X20+20.15直线接缓和曲线是1.25不满足9对山立交E匝道桥共一联2X20直线否1.66不满足10江北城立第二联3X30直线
4、接馈和曲线是0.71不满足|交E匝道|I桥IlI关于印发2023年城市道桥和停车管理工作要点的通知(渝城管局【2023】18号)中提出,定期开展结构设施安全隐患专项排查,加快推进独柱墩桥梁加固工作。受业主委托,对上述桥梁进行抗倾覆加固整治。二、桥梁概况2.1 五里店立交匝道2桥五里店立交匝道2桥,建于1999年,位于重庆江北区,从黄花园大桥至红旗河沟方向,起点桩号K0+118.600,终点桩号K0+598.30。上部结构跨径组合为:525m(简支空心板)+(316.5m+22m+320m+318.5m+620m+16m)普通钢筋混凝土现浇箱梁,桥梁全长479.7m,桥面标准段全宽8.0m。桥梁
5、位于圆曲线(R=381m)上,桥墩采用独柱圆墩接桩基础(扩大基础),桥墩径向外偏5cm。桥梁设计荷载等级:汽-超20级、挂T20。2.2 五里店立交匝道1-14桥五里店立交匝道1T4桥,建于1999年,位于重庆江北区,从黄花园至五里店方向,起点桩号K0-70.04,终点桩号K0+173.62。为普通钢筋混凝土连续板梁+预应力钢筋混凝土简支空心板梁组合梁桥,跨径组合为:3X25m(预制空心板)+(18+420)m+520m+(520+18)m普通钢筋混凝土现浇箱梁,桥梁全长408.54m,桥面标准段全宽8.0m。桥梁位于圆曲线、直线和缓和曲线上,桥墩采用独柱圆墩接桩基础(扩大基础),桥墩径向外偏
6、。设计荷载:汽-超20级、挂-1202.3 五里店立交匝道10桥五里店立交匝道10桥,建于1999年,位于重庆江北区,从红旗河沟至黄花园方向,起点桩号K0+170.8L终点桩号KO+654.75,桥梁为五联桥,桥跨布身为(16+4X20)+(4X20+13.1)+520.2+520.2m(连续箱梁)+325m(简支空心板),桥梁全长483.94m,桥面标准段全宽8.0no桥梁平面位于R=250m圆曲线上。下部结构。号桥台采用重力式桥台,桥墩采用独柱圆墩接扩大基础或桩基础,桥墩墩径为1.2m,桩径为1.5m,扩大基础设置2层,层高Im,底宽3.2m。114号墩分别设置了0.05m往圆弧外侧的偏心
7、。设计荷载:汽.超20级、挂/20。2.4 五里店立交匝道12桥五里店立交匝道12桥,建于1999年,位于重庆江北区,从观音桥至黄花园方向,起点桩号基础,墩身为L2mxl2m矩形墩柱。桥梁平面位于缓和曲线、圆曲线和直线上,设计荷载;城-A级。2.8 对山立交D匝道桥对山立交A匝道桥上跨南北干道,建于2009年对山立交D匝道桥为三跨预应力钢筋混凝土连续箱型梁桥,全桥宽80m,桥跨布置为20.15+2X2Om。箱梁为单箱单室结构,箱梁梁高1.2m下部结构为单柱式矩形墩,尺寸为l.5xl.5m,基础为扩大基础。桥梁平面位于直线和缓和曲线上,设计荷载:城A级。2.9 对山立交E匝道桥对山立交E匝道桥为
8、两跨预应力钢筋混凝土连续箱型梁桥,全桥宽8.0m,桥跨布置为2X20m=箱梁为单箱单室结构,箱梁梁高l2m,下部结构为单柱式矩形墩,尺寸为1.51.5m,基础为扩大基础。桥梁平面位于直线上,设计荷载:城-A级。2.10 江北城立交E匝道桥江北城立交3#桥(E匝道)共两联,标准段全宽8.0m,上部结构第一联箱梁与江北城立交2#桥相连,采用lX26m分叉箱梁结构。第二联采用3X3Om三跨一联等截面预应力混凝土连续箱梁。桥墩采用独柱方墩接承台和桩基础,尺寸为1.3(顺桥向)1.6m(横桥向)。桥梁平面位于缓和曲线和直线上,设计荷载:城-A级。2.11 桥梁定期检测结论根据中交一公局土木工程建筑研究院
9、有限公司对上述10座桥梁的定检报告,桥梁均为A级,桥梁状况完好。三、设计依据及规范3.1 设计依据(1)本项目设计合同书(2)关于加强城市桥梁安全管理工作的通知(渝城管局【2019】68号)(3)石马河立交D匝道等十一座桥梁独柱墩验算评估报告(重庆市市政设计研究院有限公司2022.07)(4)五里店立交匝道2桥等十座桥梁独柱墩验算评估(重庆交通大学工程设计研究院有限公司2022.07)(5) 10座桥定期检测报告(6)桥梁竣工图及其他资料K0+37.215,终点桩号KO+121.5,为普通钢筋混凝土连续箱梁桥,跨径组合为:16+3x20m,桥梁全长84.0m,桥面全宽8Om。桥梁平面位于缓和曲
10、线和圆曲线直线上。下部结构O号桥台采用重力式桥台,桥墩采用独柱圆墩接扩大基础或桩基础,桥墩墩径分别为1.2、1.5和1.8m,1、2、3号墩分别设置J017m往圆弧外侧的偏心。设计荷载:汽-超20级、挂-120。2.5 五里店立交匝道18线桥五里店立交匝道18线桥,建于2009年,位于重庆江北区五里店,从朝天门大桥至黄花园大桥方向,起点桩号K0+001.181,终点桩号K0+141.32,为两联,第一联采用预应力混凝土连续箱梁,跨径组合为:3X29m;第二联采用普通钢筋混凝土箱梁,跨径组合为:2X25m,桥梁全长142.5r11o桥墩外观为八棱形,P2、P3、P5号桥墩为1.4X1.2m矩形截
11、面四角对应切除4025crn倒角的八棱形、直径为l8m的桩基础;PkP4号墩为1.4X1.2m矩形截面四角对应切除40X25Cm倒角八棱形+盖梁,桩基础为直径为L8m:18A号桥台为重力式桥台、扩大基础。P2、P3桥墩采用墩梁固结;基础为挖孔灌注桩及扩大基础。梁平面位于直线、缓和曲线和圆曲线(R=35m)上,设计荷载:城-A级。2.6 五里店立交主2线右幅桥五里店立交主2线桥,建于2009年,位于重庆江北区五里店立交,朝天门大桥至采用分离式双幅桥桥梁。桥梁起点桩号K0+268.4m,终点桩号K0+773.6m,等截面预应力混凝上连续箱梁桥。全桥长505.2m。五里店立交匝道主2线右幅桥上部结构
12、跨径组合为(330m)+(27+34+29m)+(28+30m+28m)+(25+3O+25m)+(530m)箱梁采用斜腹式单箱双室截面,标准段箱梁顶板宽11.8m,底板宽6.4m,翼缘板宽2.4m,箱梁高1.5m。下部结构YP1、YP2、YP4、YP5采用独柱墩,YPI、YP2桥墩为八边形墩,YP4、YP5设置牛腿,基础采用扩大基础:桥梁位于直线上,设计荷载:城-A级。2.7 对山立交A匝道桥对山立交A匝道桥上跨南北干道,建于2009年,全桥共分三联,第一联为钢筋混凝土连续箱梁,第二、三联为预应力钢筋混凝土连续箱梁,总长252.1m,全桥宽8.0m,跨径组合为(22+23.8+24+22)+
13、(21.5+30.0+24.5)+325.0m,梁高L6m.下部结构6#、8#、9#桥墩均为单柱式桥墩及扩大基础,墩身为1.2mxl.2m矩形墩柱,桩基础为直径1.8m圆形桩。1#、3#墩均为双柱式桥墩及扩大基础,墩身为1.2mxl.2m矩形墩柱,2#、5#墩为均为单柱式桥墩及扩大基础,2#墩身为L5mxl.5m矩形墩柱,5#墩身为1.2mxl.2m矩形墩柱,4#、7#均为双柱式桥墩及扩大按照各墩台最大5mm进行组合计算5.2 可变作用(1)温度作用温度及温度梯度按照规范取值(2)汽车荷载车道荷载为城-A级,按照城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)(2019年版)选取。(3)汽车冲击力汽车
14、冲击力按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.3.2条执行。(4)汽车离心力汽车离心力按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.3.3条执行;六、设计原则及方案6.1 设计原则结合考虑独柱墩桥梁抗倾覆验算结果及桥梁实际运营状况,设计方案在满足提高抗倾覆稳定性系数的前提下,保证技术可行、安全可靠,力求施工方便快捷,同时将抗倾覆加固改造施工对交通运营的影响降至最低。(1)提高独柱墩桥梁抗倾覆性能,满足规范要求。(2)尽可能减小基础的负荷、降低对下部结构的影响。(3)新增支座仅发挥抗倾覆功能。(4)加固改造方案适用于既有桥梁空间布局及桥下净空要求。(5)方案便于实施,降低对
15、既有交通的干扰。6.2 加固设计思路、目标根据以往类似项目常规通用处理方法,本次独柱墩桥梁抗倾覆维修处治具体思路、目标如下:采用在原独柱墩墩顶增设钢结构盖梁、在原支座两侧各增加一个支座的方式,将单点支撑调整为横向三点支撑,达到提高横向抗倾箱稳定性系数的目的。从调研结果来看,原设计所采用的独柱墩均无盖梁,适合做钢结构盖梁,这样既节省空间施工方便,并且对周边环境干扰小。6.3 、加固设计方案I(1)五里店立交匝道2桥第二联根据评估报告及复核验算,第二联3X16.5m箱梁抗倾覆系数仅为0.18,且特征状态I两处端部支点存在负反力。将6#、7#、8#墩支座增设双支座,保留原有支座,将单点支撑调整3.2
16、设计规范(1)城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)(2019版)(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)(3)公路桥涵设计通用规范(JTG1)60-2015)(4)公路工程技术标准(JTGB01-2014)(5)城市桥粱结构加固技术规程(CJT239-2016)(6)公路桥梁加固设计规范(JTGT522-2018)(7)城市桥粱工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)(8)混凝土结构加固设计规范(GB50367-2013)(9)公路桥涵施工技术规范(JTGT3650-2020(10)钢结构设计标准(GB50017-2017)(11)钢结构焊接规范(CB
17、50661-2011)(12)钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ82-2011)(13)混凝土结构后锚固技术规程(JGJI45-2013)(14)城市桥粱养护技术标准(CJ99-2017)(15)公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件(JT/T722-2023)国家、行业其他相关规范、规程四、技术标准抗倾覆验算荷载标徙:车道荷载为城市-A级,按照规范城市桥梁设计规范(CJJ11-2011)(2019年版)选取。五、计算分析指标5.1永久作用(1)结构自重一期恒载:自重系数:T.04。二期恒载:二期恒载包括护栏、铺装。(2)收缩徐变理论厚度由程序自动计算。(3)预应力预应力混凝土按照竣工图预应力线型布
18、置。(4)基础变位图6. 3. 2五里店立交匝道174桥典型加固断面(3)五里店立交匝道10桥根据评估报告及豆核验算,第一联、第二联及第三联箱梁抗倾覆验算均不满足规范要求,设计第一联1至4号墩增设2个支座,第二联5、7、9、10号墩增设2个支座,第三联11、13、14号墩增设2个支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾箱满足规范要求。加固方案见下图所示。图6.3.3五里店立交匝道10桥典型加固断面(4)五里店立交匝道12桥为横向三点支撑,新增双支座与箱梁中心距离为1.5m,通过计算分析结构抗倾覆得到明显改善且满足“18规范”要求。新增双支座支承采用在墩顶设置钢抱箍悬臂构件实现,钢抱箍高度1
19、.65m,采用环向植螺栓粘贴钢板与原墩柱牢固连接,钢悬臂部分采用型钢及钢板构件现场焊接。支座高度通过在钢悬臂顶面设置调平钢板进行调整。加固方案见下图所示。图6.3.1五里店立交匝道2桥第二联加固断面(2)五里店立交匝道1T4桥根据评估报告及第核验算,第二联、第三联及第四联箱梁抗倾潼验算均不满足规范要求,设计将第一联4、5、6号墩、第二联9、10、11、12号墩以及第三联14、15、16、17、18号墩均增设双支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾覆满足规范要求。加固方案见下图所示G根据评估报告及复核验算,第联3X3Om及第二联(27+34+29)m箱梁抗倾覆验算不满足规范要求,设计将YP
20、l及YP5号独柱墩均增设双支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾覆满足规范要求。加固方案见卜图所示。图6.3.6五里店立交主2线右幅桥典型加固断面(7)对山立交A匝道桥根据评估报告及复核验算,第二联(21.530+24.5)In及第三联(325)m箱梁抗倾覆验算不满足规范要求,设计将P5、P6、P8墩增设双支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾覆满足规范要求。加固方案见下图所示。图6.3.7对山立交A匝道桥加固断面根据评估报告及复核验算,箱梁抗倾覆验算不满足规范要求,设计将3号独柱墩均增设双支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾覆满足规范要求。加固方案见下图所示。图6.3.4
21、五里店立交匝道12桥典型加固断面(5)五里店立交匝道18线桥根据评估报告及复核验算,第二联2X25m箱梁抗倾覆验算不满足规范要求,设计将P5号独柱墩均增设双支座,并保留原有支座,通过计算分析,结构抗倾覆满足规范要求。加固方案见下图所示。图6.3.5五里店立交匝道18线桥典型加固断面(6)五里店立交主2线右幅桥五、主要材料本工程所有材料的安全及性能指标均应符合行业推荐性规范城市桥梁结构加固技术规程(CJJT239-2016)的耍求。5.1 钢材钢板采用Q355B,钢材质量应符合规范低合金高强度结构钢(CB/T1591-2018)要求,同时应满足材料的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性等
22、耍求,保证化学成分符合限值,保证碳当量符合限值。结构钢材的屈服强度试验测值与抗拉强度实测值之比不应大于0.85,钢材应有明显的屈服台阶;钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。焊接材料应结合焊接工艺,通过焊接工艺评定试验进行选择,所选焊条、焊剂、焊丝均应符合相应的国家标准。检查数量:每批进场的钢板以60t为一批,不足60时,亦按一批计。按批次逐批进行检验,每检验批取样不少于一次。检查方法:检查产品合格证,出厂检验报告和进场复验报告。5.2 高强螺栓M24高强螺栓:高强度螺栓应符合现行国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1228、钢结构用高强度垫圈GB/T1230、钢结构用高强度大六角头螺栓
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